Avui fem un pas més endavant electrònicaés a dir, que muntarem un rectificador sincrònic. El dispositiu no és nou, però encara no és molt popular.
L’autor d’aquest producte casolà és Roman (autor del canal de YouTube “Open Frime TV”).
Com sabeu, en qualsevol font d'alimentació la sortida és un díode rectificador. Recentment, els diodes de Schottky s’utilitzen àmpliament, ja que tenen una caiguda de tensió menor i, per tant, s’escalfen menys. Però encara hi ha calefacció, i a altes potències és impressionant.
Si poseu un díode ultra ràpid, la situació és encara pitjor, ja que la caiguda de tensió és més gran, i d’aquí sorgeix un dels problemes més importants: es tracta de radiadors.
De bona manera, no podeu configurar el costat alt i el baix en un radiador, ja que es pot produir una avaria i es produirà una alta tensió. Per tant, cal separar el costat calent i fred en diferents radiadors. Però no tothom té la quantitat adequada de radiadors per refrigerar-ho tot. I a altes capacitats no es pot prescindir d’un refredament forçat.
Les persones intel·ligents van començar a pensar en aquest problema i van trobar una manera senzilla de fer servir transistors d'efecte de camp en lloc de diodes.
La seva resistència de canals oberts és molt petita i, per tant, el corrent que circula per ells produirà menys calor. A primera vista, tot és senzill, però no. Per a un funcionament correcte, els transistors necessiten un control adequat. Aquí, les persones intel·ligents també van treballar i van crear microcircuits per controlar transistors en un rectificador síncron.
Només hem de muntar el circuit i esbrinar el seu funcionament. L’esquema en si mateix es troba davant vostre:
Com veieu, aquí no hi ha res. El xip rectificador només està al paquet smd.
A partir d’això, resulta que l’esquema de control no ocuparà molt d’espai i l’eficiència augmentarà significativament. Per tant, intentem esbrinar el seu funcionament. El primer que crida l’atenció és que el punt mitjà serà un avantatge i els punts laterals seran menys.
Això passa perquè els transistors s’encenen en el sentit contrari.
El rectificador funciona d'aquesta manera: per exemple, durant el primer pols tenim aquests signes als enrotllaments.
Aquest xip monitoritza i obre el transistor inferior.
El corrent en aquest moment flueix al llarg d'aquest circuit:
El segueix un segon impuls.
Ara el transistor superior s’obre i passa corrent a la càrrega.
Els enginyers electrònics experimentats recordaran immediatament el díode intern del transistor, però si tornes a mirar els signes de tensió, queda clar per què s’encén el transistor en el sentit contrari.
Mentre que un transistor està obert, el segon és suportat per una alta tensió i el díode a priori no pot passar corrent.
Però cada acció té conseqüències, en el nostre cas això es manifesta en el fet que s'apliquen dues amplituds de tensió al transistor. Segons ho entens, és dolent. Més informació sobre això en càlcul real.
Ara, pel que fa als elements restants del circuit. Es necessita un díode zener per limitar l'alimentació del microcircuit, ja que no hauria de superar els 20V.
El condensador suavitza la tensió d’alimentació del xip.
La resistència que va a terra es pot seleccionar en un rang comprès entre 25 i 150 kOhm, afecta la velocitat d'obertura del transistor. L’autor va escollir un resistor de 30 kOhm, que és suficient.
A més, el resistor de la porta afecta la velocitat d'obertura, la seva qualificació pot ser de 10 a 30 ohms, podeu ampliar més el límit, això us correspon.
Per provar l’operativitat d’aquest circuit, vaig haver de dibuixar un signet. Es tracta d’una placa rectificadora síncrona pura. Podeu descarregar el circuit i el signet AQUÍ.
Es pot incorporar a qualsevol font d'alimentació a mig pont i oblidar-se del sobreescalfament de la part de sortida. Com podeu veure, el signet va resultar ser compacte. L'amplada de les pistes de potència és petita, però com s'ha dit anteriorment, aquest és el disseny.
Quan s'ha gravat el tauler, soldar-lo. Només es poden produir dificultats amb el microcircuit, però si ho intenteu, tot funcionarà. Com a resultat, obtenim un dispositiu tan bonic:
Ara parlem amb més detall sobre el càlcul. Com que es tracta d’una versió de prova de l’autor i no està equipat amb una part magistral, utilitzarem un transformador extern d’algun projecte antic per iniciar-lo. La part principal aquí és IR2153. La sortida hauria de rebre al voltant de 24V.
Els càlculs d’aquest bloc que hi ha al teu davant:
Ens interessa un paràmetre com el valor d’amplitud de la tensió secundària, tenim 28V. I ara multipliquem aquest valor per 2, per què, com hem dit anteriorment. I en el voltatge rebut, hem de triar un transistor. Entrem al catàleg de transistors del mercat de la ràdio i comencem a mirar què hi ha disponible.
I aquí surten els minus del rectificador síncron, que apareixen en la relació de preu, tensió del transistor i resistència del canal obert.
Com podeu veure, com més gran sigui el voltatge, major serà la resistència i, si la resistència és baixa, el preu d’aquest transistor és bastant alt. Però tothom decidirà si necessita un rectificador o no.
Per triar òptimament un transistor, hem d’entendre quina potència es dissiparà. La llei de l'àvia Ohm ens ajudarà en això.
Seleccioneu el transistor en doble amplitud. La relació preu-resistència del canal, l’elecció va caure un 75 nf75.
Després de calcular per a un corrent de 10A, obtenim una potència de 1.1W. Ara compareu el rectificador síncron amb un díode schottky. Amb el mateix 10A aconseguim 4W. El resultat és obvi.
En general, el significat d’un rectificador és el següent, a baixes tensions és diverses vegades millor que un díode, però amb un augment de la tensió la imatge ja no és tan bella.
El preu dels components és alt i l'eficiència és un parell del cent per cent més elevada. Vegem com funciona el dispositiu. Connectem el circuit secundari amb cables directament a la placa i observem la tensió de sortida, és d’uns 24V, que correspon al calculat prèviament.
Això vol dir que el tauler funciona normalment. No és recomanable realitzar una prova de calefacció ja que el conductor és feble. Ara només estem comprovant el rendiment.
Ara, per demostrar el treball, podem situar la sonda oscil·loscòpica a la porta del transistor i veure com s’obre.
Com veieu, l’impuls és una mica desbordat. Això vol dir que s’afegiran pèrdues de commutació a la calefacció, però no són tan importants.
Sí, i tot i així, durant la construcció d’aquest rectificador, podeu trepitjar el rastell fàcilment. Apareixen en forma de transistors no originals, en els quals la resistència del canal obert està molt més indicada al full de dades. Ara és un tema molt rellevant.
Bé, aquest és el moment d’acabar. Gràcies per la vostra atenció. Ens veiem aviat!